Serwis www.forummleczarskie.pl wykorzystuje ciasteczka (ang. cookies) w celu gromadzenia informacji, które pozwalają lepiej adaptować stronę do potrzeb i preferencji Czytelników oraz budować statystyki dotyczące oglądalności. Cookies można wyłączyć w każdej chwili w ustawieniach przeglądarki internetowej. Brak takiej zmiany oznacza możliwość zapisu w pamięci urządzenia. Więcej informacji znajdą Państwo w Polityce prywatności. Zamknij

Forum Mleczarskie Biznes 2/2019 (36)

dr hab. Małgorzata Ziarno, prof. SGGW, SGGW Warszawa
dr inż. Dorota Zaręba, ZSSG Warszawa

Sery:

Dojrzewanie – znaczenie starterów i dodatków do żywności

Dojrzewanie serów podpuszczkowych to szereg procesów enzymatycznych, chemicznych, mikrobiologicznych i fizycznych, podczas których powstają pożądane cechy smakowo-zapachowe, tekstura, konsystencja i wygląd produktu końcowego. Procesy takie dotyczą wszystkich składników mleka, które zostały zatrzymane w masie serowej w procesie koagulacji kazeiny (czyli najważniejszego białka mleka): białek, lipidów i laktozy. Z punktu widzenia zarówno konsumenta, jak i handlu, ważne jest, aby proces dojrzewania serów był wystandaryzowany i w pełni kontrolowany, bowiem to gwarantuje wysoką i powtarzalną jakość produktu finalnego.

Należy zauważyć, że w zależności od rodzaju sera podpuszczkowego wyróżnia się różne typy dojrzewania. Sery twarde i półtwarde są to sery dojrzewające w głębi. Są to sery o dużej masie i małej powierzchni w stosunku do swojej objętości, z pielęgnacją na suchą skórkę oraz wartością pH w zakresie 5,5-6,0. Sery z przerostem pleśni również są dojrzewającymi w głębi, ale są pielęgnowane na wilgotną skórkę. Dla odmiany, sery maziowe z dodatkiem specjalnych bakterii (np. Brevibacterium linens) oraz sery z porostem pleśni o uzdolnieniach proteolitycznych są to sery dojrzewające głównie powierzchniowo. To sery o małej masie i dużej powierzchni, pielęgnowane na wilgotną skórkę. Tempo przemian określanych jako proces dojrzewania serów zależy od bardzo wielu czynników, w tym: typu sera, jego masy (stosunku powierzchni do objętości), zawartości wody (a dokładniej, aktywności wody), rodzaju użytych mikroorganizmów starterowych, a także temperatury i wilgotności utrzymywanych w pomieszczeniach przeznaczonych do prowadzenia procesu dojrzewania serów.

Głównymi czynnikami dojrzewania serów podpuszczkowych są dodatki technologiczne, dodawane do mleka serowarskiego na etapie jego zaprawiania, jak również sól stosowana w późniejszych etapach produkcji do solenia uformowanych serów. Zaprawianie mleka serowarskiego odnosi się do dodatku mikroorganizmów starterowych, preparatu koagulującego (podpuszczki), chlorku wapnia, ewentualnie saletry i/lub barwników. Mikroorganizmy starterowe odpowiadają za rozkład laktozy, przemiany białek i lipidów, tworzenie substancji smakowo-zapachowych, mają wpływ na cechy fizyczne sera (strukturę i konsystencję). Natomiast preparat koagulujący bierze udział w przemianach białek: najpierw na etapie wytrącania kazeinowego skrzepu z mleka, a następnie rozkładzie kazeiny do polipeptydów, a dalej w proteolizie białek. Trzeba zwrócić uwagę, że w przypadku produkcji serów podpuszczkowych pewne znaczenie w przemianach składników mleka mają również enzymy rodzime mleka surowego tj. plazmina (proteinaza) i lipazy, szczególnie lipaza lipoproteinowa, która nie jest całkowicie inaktywowana podczas pasteryzacji mleka serowarskiego.

Wyróżnia się dwa etapy dojrzewania serów podpuszczkowych: dojrzewanie wstępne i dojrzewanie właściwe. Dojrzewanie wstępne obejmuje zmiany zachodzące już w czasie wytwarzania serów na skutek prowadzonej fermentacji mlekowej i koagulacji enzymatycznej kazeiny – zatem trwa od chwili powstania skrzepu serowego do pierwszych dni dojrzewania właściwego. Dojrzewanie właściwe to przemiany kwasu mlekowego, degradacji białek, lipidów i soli mineralnych zachodzące już w uformowanym bloku sera umieszczonym w dojrzewalni w temperaturze 8-20°C i przy kontrolowanej wilgotności względnej powietrza (zwykle 75-90%) – ten etap może trwać od paru dni do nawet kilku lat.

Mikroflora starterowa

Skład starterowych kultur serowarskich zależy od typu sera, jaki ma zostać wyprodukowany. W produkcji serów typu szwajcarskiego (np. Ementalski, Grojer), zaliczanych do tzw. serów twardych wysokodogrzewanych, stosuje się dodatek typowej mezofilnej kultury serowarskiej (taka kultura zawiera bakterie mlekowe Lactococcus lactis subsp. lactis i Lactococcus lactis subsp. cremoris), a także dodatkowo: Streptococcus thermophilus, Lactobacillus helveticus, Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus, Lb. lactis oraz Propionibacterium. Sery typu holenderskiego (np. Edamski, Gouda) zaliczane są do serów twardych niskodogrzewanych, dlatego do ich otrzymywania stosuje się typową mezofilną kulturę serowarską, a także dodatkowo: Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris, Lactococcus lactis subsp. diacetylactis oraz dodatkowo Lactobacillus casei. Sery typu angielskiego (np. Cheddar) są produkowane z użyciem jedynie typowej mezofilnej kultury serowarskiej, natomiast sery maziowe (np. Romadur, Limburski) wymagają użycia nie tylko typowej mezofilnej kultury serowarskiej, ale również dodatku bakterii Brevibacterium linens (mających silne uzdolnienia proteolityczne) odpowiadających za rozkład białek i powstanie czerwonej mazi na powierzchni serów. W produkcji serów z porostem pleśni (np. Camembert, Brie) stosowana jest typowa mezofilna kultura serowarska, a na powierzchnię serów nanosi się zawiesinę zarodników pleśni Penicillium candidum, P. camemberti, P. caseicolum, P. nalgiovensis, Geotrichum candidum. Dla odmiany, przy otrzymywaniu serów z przerostem pleśni (np. Roquefort, Rokpol) dodawana jest typowa mezofilna kultura serowarska oraz pleśnie Penicillium roqueforti i P. glaucum.

Prawidłowy proces dojrzewania zapewniają odpowiednio dobrane kultury starterowe, szczególnie bakterii mlekowych. Odpowiadają one za zapoczątkowanie procesu fermentacji mlekowej, co warunkuje działanie podpuszczki (wykazuje ona lepszą aktywność przy nieco obniżonych pH mleka) oraz właściwą obróbkę skrzepu, a ponadto całkowite i dość szybkie odfermentowanie laktozy (co trwa kilka pierwszych dni procesu produkcji serów podpuszczkowych). Komórki bakterii mlekowych charakteryzują się bardzo słabą aktywnością enzymów proteolitycznych czy lipolitycznych, dlatego na początku dojrzewania ich działanie w tym kierunku jest słabe. Dopiero po obumarciu komórek bakteryjnych i uwolnieniu enzymów wewnątrzkomórkowych, czyli w późniejszym okresie dojrzewania właściwego serów obserwuje się intensywny rozkład peptydów i kazeiny. W efekcie, kultury starterowe bakterii mlekowych biorą udział bierny i czynny w dojrzewaniu i kształtowaniu cech organoleptycznych serów podpuszczkowych dojrzewających, wytworzeniu substancji aromatyzujących, wytworzeniu oczek w niektórych typach serów. Znacznie silniejszymi uzdolnieniami proteolitycznymi (zdolnością do wydzielania enzymów zewnątrzkomórkowych) niż bakterie fermentacji mlekowej charakteryzują się bakterie, jak i pleśnie, dodane na powierzchnię serów podpuszczkowych dojrzewających. Wykazują one zdolność do szybkiego rozkładu białek, zacząwszy od powierzchni serów w ich głąb. Drobnoustroje te powodują rozkład różnych frakcji kazeiny, jak również lipidów, czym przyczyniają się do powstania charakterystycznych cech smakowo-zapachowych serów pleśniowych czy pielęgnowanych na maź.

Preparaty enzymatyczne

W serowarstwie stosowane są różnego rodzaju i pochodzenia enzymy koagulujące białka mleka. Pierwszy wystandaryzowany preparat podpuszczki powstał w 1874 r. (Chr. Hansen, Dania) i został otrzymywany jako wyciąg z trawieńca przeżuwaczy zawierający chymozynę, pepsynę i kwaśną proteinazę. Ponieważ Międzynarodowa Federacja Mleczarska (FIL/IDF) zarezerwowała termin „podpuszczka” dla enzymów uzyskanych z żołądków przeżuwaczy, to bardzo często inne enzymy powodujące koagulację białek mleka określane są terminem „koagulantów”. Koagulanty mogą być pochodzenia roślinnego lub mikrobiologicznego. Preparaty koagulujące pochodzenia roślinnego mogą być otrzymywane np. z Cynara cardunculus (stanowiąc mieszankę dwóch enzymów: cyprozyny i kardozyny), ale ich wykorzystanie jest regionalne w produkcji niektórych serów tradycyjnych. Koagulanty pochodzenia mikrobiologicznego są pozyskiwane na drodze biotechnologicznej, najczęściej z wykorzystaniem grzybów strzępkowych (Rhizomucor miehei, Rhizomucor pusillus, Aspergillus niger, Cryphonectria parasitica) lub drożdży (Kluyveromyces marxianum). Enzymy koagulujące białka mleka biorą udział nie tylko w procesie wytrącania kazeiny, ale także w dojrzewaniu serów, szczególnie w powstawaniu cech organoleptycznych.

W celu przyspieszenia procesu dojrzewania serów podpuszczkowych możliwe jest zastosowanie dodatkowych preparatów enzymów koagulujących, zawierających hydrolazy (np. proteinazy, peptydazy i lipazy), ewentualnie enzymy metabolizujące (syntetaza acetyl-CoA i enzymy katalizujące rozkład aminokwasów). Ich zadaniem jest wytworzenie lotnych estrów i składników siarkowych, a więc modyfikacja, wzmocnienie lub przyspieszenie procesu dojrzewania sera. W ofercie przemysłowej są nieliczne tego typu preparaty, piśmiennictwo podaje przykłady zastosowania takich preparatów na skalę laboratoryjną lub w produkcji półprzemysłowej. Zabiegiem znacznie częściej stosowanym i znanym od dziesiątków lat, a służącym skróceniu procesu dojrzewania serów podpuszczkowych, jest wykorzystanie termizowanych zakwasów starterowych bakterii mlekowych. Komórki bakteryjne z takiego zakwasu poddanego procesowi termizacji, a więc łagodnej obróbce termicznej, charakteryzują się zdolnością do szybkiej proteolizy i uwalniania enzymów wewnątrzkomórkowych.

Inne dodatki

Jak wspomniano wcześniej, oprócz mikroflory starterowej i preparatu koagulującego, do mleka serowarskiego dodaje się chlorek wapnia, ewentualnie saletrę i/lub barwniki. Chlorek wapnia ułatwia powstanie zwartego skrzepu kazeinowego i wzmaga działanie podpuszczki. Celem dodatku saletry (azotanu potasowego, KNO3) jest zapobieganie tzw. „późnym wzdęciom” serów spowodowanych przez beztlenowe bakterie przetrwalnikujące z gatunku Clostridium tyrobutyricum, które niejednokrotnie są nieuniknioną mikroflorą mleka serowarskiego, dającą o sobie znać na etapie właściwego dojrzewania serów podpuszczkowych. Zamiast saletry możliwy jest dodatek lizozymu (EC.3.2.1.17) czyli hydrolazy uzyskiwanej z albuminy jaj kurzych. Lizozym hamuje także rozwój bakterii Listeria monocytogenes w serach niedojrzewających.

Zgodnie z Rozporządzeniem Komisji (UE) nr 1129/2011 z dnia 11 listopada 2011 r. zmieniające załącznik II do rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1333/2008 poprzez ustanowienie unijnego wykazu dodatków do żywności, do serów podpuszczkowych dojrzewających wolno dodawać barwniki, chociaż wielokrotnie z licznymi ograniczeniami (są to: koszenila, kwas karminowy, karminy, chlorofile, chlorofiliny, kompleksy miedziowe chlorofili i chlorofilin, węgiel roślinny, karoteny, annato, biksyna, norbiksyna, ekstrakt z papryki, kapsantyna, kapsorubina, antocyjany). Nie uczestniczą one w procesie dojrzewania serów, jednak odgrywają istotną rolę w kreowaniu odpowiedniego wyglądu finalnego produktu – barwy.

Ostatnim dodatkiem, ale nie mniej ważnym od wyżej wymienionych, jest sól kuchenna stosowana na etapie solenia serów podpuszczkowych dojrzewających. Sery soli się najczęściej poprzez zanurzanie w solance o stężeniu 16-20%. Solenie trwa od kilku do kilkudziesięciu godzin, co zależy od masy sera i jego docelowej twardości. Celem solenia serów jest wytworzenie wyraźnej skórki i nadanie odpowiednich cech sensorycznych produktowi końcowemu.

Podstawowe związki powstające w procesie dojrzewania serów podpuszczkowych

Jak wcześniej napisano, procesy dojrzewania dotyczą białek, lipidów i laktozy. Za przemiany białek odpowiadają zarówno preparat koagulujący, jak i mikroflora starterowa. W rezultacie przemian proteolitycznych białek powstają polipeptydy wielkocząsteczkowe, a następnie niskocząsteczkowe. Dalsza degradacja peptydów zachodzi do aminokwasów pod wpływem peptydaz bakteryjnych, zaś dalej – do kwasów organicznych, amin, dwutlenku węgla i innych lotnych związków, a także dalszych produktów ich przemian na skutek dekarboksylacji, deaminacji, transaminacji, desulfuracji, itp. procesów. Proces dojrzewania serów podpuszczkowych może być związany również z powstawaniem amin biogennych – reszt pozostających po dekarboksylacji peptydów, mających niekorzystne oddziaływanie na organizm człowieka. Przemiany tłuszczów w serach podpuszczkowych twardych i półtwardych są nikłe, zachodzi głównie lipoliza, ale w niewielkim stopniu.

Znaczny rozkład lipidów obserwuje się w serach dojrzewających na maź i w serach w przerostem pleśni. Przemiany lipidów z uwolnieniem lotnych wolnych kwasów tłuszczowych przyczyniają się do powstania charakterystycznego smaku i zapachu serów. Istotna jest w tym przypadku także lipoliza i β-oksydacja lipidów z wytworzeniem różnych związków smakowo-zapachowych: ketonów, metyloketonów, aldehydów i laktonów.

Przemiany laktozy to przede wszystkim jej hydroliza do glukozy i galaktozy pod wpływem enzymu β-D-galaktozydazy, a następnie ich fermentacja z wytworzeniem kwasu mlekowego. Glukoza jest odfermentowywana w ciągu 6-10 godz., galaktoza – wolniej. W serach typu szwajcarskiego część powstającego kwasu mlekowego jest przekształcana do kwasu propionowego. Kwas mlekowy reguluje kwasowość masy serowej, przyspiesza działanie podpuszczki we wstępnych etapach otrzymywania sera, wpływa na przebieg synerezy serwatki ze skrzepu, ułatwia zlepianie się masy serowej, wpływa na zawartość wapnia w masie serowej, a także wpływa na charakter przemian białek.

Wyżej opisane przemiany decydują o powstawaniu oczek w serach podpuszczkowych dojrzewających. Za znaczne ilości dwutlenku węgla, który jest głównym przyczynkiem do oczkowania serów, odpowiadają: procesy heterofermentatywne (w serach półtwardych), rozkład cytrynianów (głównie w serach półtwardych, przez niektóre bakterie starterowe z wytworzeniem nie tylko CO2, ale także diacetylu i acetoiny) oraz fermentacja propionowa (w serach typu szwajcarskiego, przez celowo dodawane bakterie propionowe przekształcające mleczany w kwas propionowy i CO2). Niektóre sery podpuszczkowe dojrzewające nie powinny mieć oczek (np. Cheddar, Camembert, Brie).

Podsumowanie

Finalnym wynikiem procesu dojrzewania są charakterystyczne cechy smakowo-zapachowe, wygląd, odpowiednia konsystencja, oczka i skórka sera podpuszczkowego. Prawidłowy proces dojrzewania zaczyna się już w momencie wyboru dodatków serowarskich. Staranność ich doboru, jak również specyficzne warunki dojrzewania, pozwalają na otrzymywanie serów o w pełni rozwiniętych walorach jakościowych, do czego dąży wytwórca.

copyright
Nathusius Investments Sp. z o.o © 2008-2019
02-920 Warszawa
ul. Powsińska 23/6
tel: 22 642 43 12, fax: 22 642 36 25